[發(fā)明專利]一種光柵式的面入射型光探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910168487.7
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN111668338B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 曾治國;陳國良;李顯堯;孫雨舟;蕭越
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州旭創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號: H01L31/103
• 分類號: H01L31/103;H01L31/054;H01L31/0216;H01L31/0224
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開了一種光柵式的面入射型光探測器，包括：襯底；光柵主動層，設于所述襯底上，所述光柵主動層包括多個光柵凸起；所述襯底上靠近所述光柵主動層的上表層形成摻雜層，所述摻雜層包括多個交替排列的P型摻雜電極和N型摻雜電極，相鄰的P型摻雜電極和N型摻雜電極之間具有未摻雜硅區(qū)域；所述光柵凸起覆蓋所述未摻雜硅區(qū)域和所述未摻雜硅區(qū)域兩側(cè)的P型摻雜電極的一側(cè)和N型摻雜電極的一側(cè)。本申請采用光學光柵式的增強吸收層和硅層接觸電極的設計，實現(xiàn)了面入射的光耦合方式，避免了波導式光探測器受光耦合器限制的問題，實現(xiàn)了高速、低暗電流、低損耗、偏振不敏感的高靈敏度光探測器，而且具有更大的光接收角度。

技術領域

本申請涉及光通信技術領域，尤其涉及一種光柵式的面入射型光探測器。

背景技術

高性能的光探測器(photodetector)是高速光通訊的核心器件之一，面入射型光接收器件對于空間光或者低功率接收有很大的優(yōu)勢。但是隨著帶寬的需求越來越高，由于光探測器的帶寬更多地受RC時間常數(shù)的限制，更高的速度可以通過優(yōu)化金屬與半導體接觸面的接觸電阻來提升帶寬。目前，可在波導式(waveguide-based)的光探測器中采用單晶硅接觸(Si-contact)來取代鍺接觸(Ge-contact)，降低金屬與半導體接觸面的接觸電阻，優(yōu)化RC時間常數(shù)，以嘗試提高波導式光探測器的帶寬，達到高速度與低暗電流的目的。

但是在波導式光探測器中，必須結(jié)合Poly-Si(多晶硅)的耦合器，或者光柵耦合器(grating?coupler)來耦合入光，工藝相對復雜。另外，在波導式光探測器中，耦合器對光學帶寬和光偏振態(tài)(Polarization)具有較大的限制，降低了接收端光探測器的靈敏度與應用范圍，而且?guī)捫　⒉迦霌p耗(IL)和偏振相關損耗(PDL)大。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于提供一種光柵式的面入射型光探測器，以解決波導式光探測器受到光耦合器限制的問題，實現(xiàn)高速、低暗電流、低損耗、偏振不敏感的高靈敏度光探測器。

為了實現(xiàn)上述目的之一，本申請?zhí)峁┝斯鈻攀降拿嫒肷湫凸馓綔y器，包括：

襯底，至少包括一硅層；所述硅層或所述硅層的上表層形成硅的摻雜層，所述摻雜層包括多個交替排列的P型摻雜電極和N型摻雜電極，相鄰的P型摻雜電極和N型摻雜電極之間具有未摻雜硅區(qū)域；

光柵主動層，設于所述摻雜層上，所述光柵主動層的光柵凸起覆蓋于所述摻雜層的未摻雜硅區(qū)域上，并與所述P型摻雜電極和N型摻雜電極臨近所述未摻雜硅區(qū)域的部分相連接。

作為實施方式的進一步改進，所述光柵凸起臨近所述P型摻雜電極的一側(cè)形成有P型側(cè)壁，所述P型側(cè)壁與所述P型摻雜電極導電連接；

和/或，所述光柵凸起臨近所述N型摻雜電極的一側(cè)形成有N型側(cè)壁，所述N型側(cè)壁與所述N型摻雜電極導電連接。

作為實施方式的進一步改進，所述P型摻雜電極的摻雜濃度高于所述P型側(cè)壁的摻雜濃度，所述N型摻雜電極的摻雜濃度高于所述N型側(cè)壁的摻雜濃度。

作為實施方式的進一步改進，所述光柵主動層的厚度在0.1λ～1λ范圍內(nèi)，所述λ為所述光探測器吸收光譜的中心波長。

作為實施方式的進一步改進，所述光柵主動層的厚度在50nm～1000nm范圍內(nèi)。

作為實施方式的進一步改進，所述光柵主動層的光柵周期在0.1λ～1λ范圍內(nèi)，光柵占空比在0.1～0.9范圍內(nèi)。

作為實施方式的進一步改進，所述光柵凸起為條狀或環(huán)狀，多個所述光柵凸起排列形成一維光柵；或者所述光柵凸起為立柱或錐狀，多個所述光柵凸起以軸對稱或中心對稱排列形成二維光柵。

作為實施方式的進一步改進，所述未摻雜硅區(qū)域的上表面低于其兩側(cè)的P型摻雜電極和N型摻雜電極的上表面。